CN112986004B - 拉压双向高温蠕变持久试验机 - Google Patents

拉压双向高温蠕变持久试验机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种拉压双向高温蠕变持久试验机，包括机架，机架上具有相对间隔设置的第一横梁、第二横梁，第一横梁上固定连接有第一球铰以及与第一球铰连接的试样固定杆组件，试样固定杆组件包括第一连杆，第一连杆的一端与第一球铰连接，第一连杆具有与第一横梁固定连接的第一状态以及与第一横梁脱离连接的第二状态。根据本发明，既能够适用于拉伸试验工况又适用于压缩试验工况，有效降低了试验成本且能够极大程度的降低对试验室的空间占用需求，在保证了现有成熟的拉伸蠕变试验基础上，同一台试验机又能提供目前缺乏的金属材料压缩蠕变试验条件。

Description

拉压双向高温蠕变持久试验机
技术领域
本发明属于材料力学试验机制造技术领域，具体涉及一种拉压双向高温蠕变持久试验机。
背景技术
蠕变是指材料在长时间恒温恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象，其所受应力远小于材料的屈服强度，既可是拉应力也可是压应力。通过高温蠕变性能可以有效预测材料在高温和应力作用下长期服役后的应变趋势和断裂寿命，是重要的力学性能参数。金属材料是航空航天、能源化工、国防武器装备和国民经济建设不可或缺的关键结构材料，采用金属材料制作的结构部件，由于长时间在高温及拉应力或压应力状态下服役，金属材料的变形可分为拉伸蠕变和压缩蠕变。在现有技术中，由于试验机的限制，同一台蠕变持久试验机只能完成拉伸或压缩一种试验，完成两种试验需要分别采用拉伸蠕变试验机以及压缩蠕变试验机两台试验机，成本高、占用试验室空间大。目前，拉伸蠕变试验机技术比较成熟，但是没有专门的压缩蠕变试验机及相关的标准，压缩蠕变试验只好用万能试验机或疲劳试验机来做，成本很高，做长时间的高温蠕变试验更困难。因此，对于金属材料的压缩蠕变行为研究较少。
发明内容
因此，本发明提供一种拉压双向高温蠕变持久试验机，以克服现有技术中同一台蠕变持久试验机仅能实现对试样进行拉伸或者压缩中的一种导致成本高、占用试验室空间大的不足，在保证了现有成熟的拉伸蠕变试验基础上，同一台试验机又能提供目前缺乏的金属材料压缩蠕变试验条件。
为了解决上述问题，本发明提供一种拉压双向高温蠕变持久试验机，包括机架，所述机架上具有相对间隔设置的第一横梁、第二横梁，所述第一横梁上固定连接有第一球铰以及与所述第一球铰连接的试样固定杆组件，所述试样固定杆组件包括第一连杆，所述第一连杆的一端与所述第一球铰连接，所述第一连杆具有与所述第一横梁固定连接的第一状态以及与所述第一横梁脱离连接的第二状态。
优选地，所述第一横梁上具有第一通孔，所述第一连杆穿行于所述第一通孔内，所述第一连杆上螺纹连接有锁定套。
优选地，所述锁定套包括螺纹连接体以及处于所述螺纹连接体的轴向一端的凸环，当所述锁定套朝向所述第一球铰的所在一侧旋转时，所述凸环能够嵌装于所述第一通孔的内孔壁与所述第一连杆之间形成环形间隙中。
优选地，所述试样固定杆组件还包括试样夹持组件、第一试样压缩杆，所述试样夹持组件与所述第一试样压缩杆可替换地连接于所述第一连杆远离所述第一球铰的一端。
优选地，所述试样夹持组件包括第二连杆、第一夹具，所述第二连杆的第一端与所述第一连杆可拆卸连接，所述第二连杆的第二端与所述第一夹具可拆卸连接。
优选地，所述第二横梁上固定连接有试样施力组件，所述试样施力组件包括加载装置以及可替换地连接于所述加载装置的力输出部的拉伸杆组件、压缩杆组件。
优选地，所述压缩杆组件包括第二试样压缩杆，所述第二试样压缩杆的第一端与所述加载装置的力输出部可拆卸连接，所述第二试样压缩杆的第二端套装有试样定位套筒，所述第二试样压缩杆的第二端构造有径向凸缘以能够限制所述试样定位套筒的轴向位移。
优选地，所述试样定位套筒的筒壁上构造有第二通孔；和/或，所述试样定位套筒中还设有试样压块，当所述试样定位套筒中装设试样时，所述试样压块与所述第一试样压缩杆的自由端面分别处于所述试样的相对两侧。
优选地，所述试样定位套筒内还设有试样定位片，所述试样定位片上构造有定位孔，所述试样的一端能够插装于所述定位孔中。
优选地，所述第二试样压缩杆包括第一杆段、第二杆段，所述第一杆段的一端与所述试样定位套筒，所述第一杆段的另一端与所述第二杆段的一端之间螺纹连接，所述第二杆段的另一端与所述加载装置的力输出部之间可拆卸地连接。
本发明提供的一种拉压双向高温蠕变持久试验机，所述第一连杆具有与所述第一横梁固定连接的第一状态以及与所述第一横梁脱离连接的第二状态，当所述第一连杆处于所述第一状态时，所述第一球铰的铰接自由度将被限制锁死，从而使试验机适用于对试样的拉伸试验工况，而当所述第一连杆处于所述的人状态时，由于所述第一连杆与所述第一横梁之间脱离从而使所述第一球铰具备铰接自由度，从而使试验机适用于对试样的压缩试验工况，也即本发明的试验机既能够适用于拉伸试验工况又适用于压缩试验工况，有效降低了试验成本且能够极大程度的降低对试验室的空间占用需求，在保证了现有成熟的拉伸蠕变试验基础上，同一台试验机又能提供目前缺乏的金属材料压缩蠕变试验条件。
也即本发明的拉压双向高温蠕变试验机与现有技术相比，本发明至少具有下列优点及有益效果：
1、本发明提供的一种拉压双向高温蠕变试验机，有效降低试验机成本，极大程度的降低对试验室的空间需求，具有较好的经济性；
2、同一台试验机保证了现有成熟的拉伸蠕变试验条件，可以进行常规的拉伸蠕变试验；
3、同一台试验机能提供目前缺乏的金属材料压缩蠕变试验条件，实现金属材料压缩蠕变性能的研究；
4、完善现有蠕变试验机技术，提供压缩蠕变试验条件，同一台试验机实现金属材料拉伸蠕变和压缩蠕变特性的研究，为金属材料应用提供基础实验数据支持。
附图说明
图1为本发明实施例的拉压双向高温蠕变持久试验机处于对试样拉伸工况下的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为图1的局部视图；
图4为图1中的第三连杆的立体结构示意图；
图5为本发明实施例的拉压双向高温蠕变持久试验机处于对试样压缩工况下的结构示意图；
图6为图5中B处的局部放大图；
图7为图5中的试样定位套筒的立体结构示意图；
图8为图5中的第二杆段的立体结构示意图。
附图标记表示为：
11、第一横梁；111、第一通孔；12、第二横梁；13、立柱；2、第一球铰；31、第一连杆；32、锁定套；321、螺纹连接体；322、凸环；33、第一试样压缩杆；34、第二连杆；35、第一夹具；41、加载装置；421、试样定位套筒；4211、第二通孔；422、径向凸缘；423、试样压块；424、试样定位片；4251、第一杆段；4252、第二杆段；42521、第二导向面；431、第二球铰；432、第三连杆；4321、第一导向面；433、第四连杆；434、第二夹具；100、试样。
具体实施方式
结合参见图1至图8所示，根据本发明的实施例，提供本发明提供一种拉压双向高温蠕变持久试验机，包括机架，所述机架上具有相对间隔设置的第一横梁11、第二横梁12，所述第一横梁11与所述第二横梁12之间连接有多根立柱13，所述第一横梁11上固定连接有第一球铰2以及与所述第一球铰2连接的试样固定杆组件，所述试样固定杆组件包括第一连杆31，所述第一连杆31的一端与所述第一球铰2连接，所述第一连杆31具有与所述第一横梁11固定连接的第一状态以及与所述第一横梁11脱离连接的第二状态。可以理解的，所述第一球铰2包括用于与所述第一横梁11固定连接的安装部以及用于与所述第一连杆31连接的铰接部，从而使所述第一连杆31的角度能够在未被限制的情况下自由转动，进而保证在试样拉伸工况下的偏转角度的自适应调整。进一步可以理解的，所述第二横梁12上固定连接有试样施力组件，用于对试样100施加拉伸力或者压缩力，所述试样施力组件包括加载装置41以及可替换地连接于所述加载装置41的力输出部的拉伸杆组件、压缩杆组件，所述加载装置41例如可以采用能够轴向伸缩的液压油缸等直线往复执行机构。
该技术方案中，所述第一连杆31具有与所述第一横梁11固定连接的第一状态以及与所述第一横梁11脱离连接的第二状态，当所述第一连杆31处于所述第一状态时，所述第一球铰2的铰接自由度将被限制锁死，从而使试验机适用于对试样100的拉伸试验工况，而当所述第一连杆31处于所述的人状态时，由于所述第一连杆31与所述第一横梁11之间脱离从而使所述第一球铰2具备铰接自由度，从而使试验机适用于对试样100的压缩试验工况，也即本发明的试验机既能够适用于拉伸试验工况又适用于压缩试验工况，有效降低了试验成本且能够极大程度的降低对试验室的空间占用需求，在保证了现有成熟的拉伸蠕变试验基础上，同一台试验机又能提供目前缺乏的金属材料压缩蠕变试验条件。
作为所述第一连杆31在第一状态与第二状态之间切换控制的一种优选实施方式，所述第一横梁11上具有第一通孔111，所述第一连杆31穿行于所述第一通孔111内，所述第一连杆31上螺纹连接有锁定套32，如此可以通过旋拧所述锁定套32与所述第一连杆31的相对位置关系实现对所述第一连杆31的状态控制，具体的，如图1所示，其中的锁定套32螺纹连接于所述第一连杆31上，但此时所述锁定套32的上端面与所述第一横梁11的下平面之间存在间隙，其不会对所述第一连杆31的偏转自由端形成限制，也即其不锁定所述第一连杆31，而所述第一连杆31的限制部件仅为所述第一通孔111的孔壁，此时，所述试验机被用来对试样100进行拉伸试验，所述第一球铰2的设置能够保证所述第一连杆31以及与之形成连接(直接连接或者间接连接)的试样与下方的加载装置41的加载方向的同轴度，保证施力的有效性及结果检测的有效性；如图5所示，其中的锁定套32的上端面与所述第一横梁11的下平面之间紧密贴合不存在间隙，从而将所述第一连杆31可靠地锁定在所述第一横梁11处，进而使所述第一连杆31不能被偏转，所述试验机被用来对试样100进行压缩试验，进而保证第一连杆31的端头受压缩力后的可靠稳定性。
在一些实施方式中，所述锁定套32包括螺纹连接体321以及处于所述螺纹连接体321的轴向一端的凸环322，当所述锁定套32朝向所述第一球铰2的所在一侧旋转时，所述凸环322能够嵌装于所述第一通孔111的内孔壁与所述第一连杆31之间形成环形间隙中。所述凸环322被嵌装于所述环形间隙中时能够保证所述锁定套32的位置稳定。
所述试样固定杆组件还包括试样夹持组件、第一试样压缩杆33，所述试样夹持组件与所述第一试样压缩杆33可替换地连接于所述第一连杆31远离所述第一球铰2的一端，也即，所述试验夹持组件与所述第一试样压缩杆33并不同时与所述第一连杆31形成连接，而是根据具体进行的试验项目选择采用其中之一，具体的，在进行试样拉伸时选择试样夹持组件，在进行试样压缩时则选择第一试样压缩杆33。
进一步地，所述试样夹持组件包括第二连杆34、第一夹具35，所述第二连杆34的第一端与所述第一连杆31可拆卸连接，所述第二连杆34的第二端与所述第一夹具35可拆卸连接，所述第一夹具35的具体结构型式应与待夹持的试样100的结构型式相匹配，当然，还可以是试样100的结构型式与所述第一夹具35的结构型式相匹配。所述压缩杆组件包括第二试样压缩杆，所述第二试样压缩杆的第一端与所述加载装置41的力输出部可拆卸连接，所述第二试样压缩杆的第二端套装有试样定位套筒421，所述第二试样压缩杆的第二端构造有径向凸缘422以能够限制所述试样定位套筒421的轴向位移，所述试样定位套筒421用于容纳所述试样100，进而保证所述试样100在压缩试验过程中的位置稳定性。最好的，所述试样定位套筒421的筒壁上构造有第二通孔4211，以保证试验人员能够在压缩试验过程中对处于其内的试样100的蠕变状态的及时观察。
在一些实施方式中，所述试样定位套筒421中还设有试样压块423，当所述试样定位套筒421中装设试样100时，所述试样压块423与所述第一试样压缩杆33的自由端面分别处于所述试样100的相对两侧，采用所述试样压块423的结构型式可以与所述试样100的对应端面相匹配，从而使试样100的压缩受力更加有效与均衡。
最好的，所述试样定位套筒421内还设有试样定位片424，所述试样定位片424上构造有定位孔(图中未标引)，所述试样100的一端能够插装于所述定位孔中。可以理解的，所述试样定位片424(为圆形)的外径大小与所述试样定位套筒421的筒孔内径相同，而当试样100的直径比所述试样定位套筒421的通孔内径小时，尤其是小较多时，通过所述定位孔对所述试样100的姿态进行定位固定，能够保证试样100在压缩过程中的位置可靠性。
进一步地，所述第二试样压缩杆包括第一杆段4251、第二杆段4252，所述第一杆段4251的一端与所述试样定位套筒421，所述第一杆段4251的另一端与所述第二杆段4252的一端之间螺纹连接，所述第二杆段4252的另一端与所述加载装置41的力输出部之间可拆卸地连接。
所述拉伸杆组件具体包括第二球铰431、第三连杆432、第四连杆433、第二夹具434，其中所述第二球铰431的安装部与所述加载装置41的力输出部之间可拆卸连接，所述第二球铰431的铰接部与所述第三连杆432的第一端连接，所述第三连杆432的第二端与所述第四连杆433的第一端可拆卸连接，所述第四连杆433的第二端可拆卸地连接有所述第二夹具434，所述第一夹具35与所述第二夹具434分别对所述试样100的两端形成夹持，而所述第一球铰21与所述第二球铰431则能够保持良好的同轴度。
可以理解的是，所述试验机还具有变形测量部件，所述第二杆段4252的杆体上构造有第二导向面42521，所述第三连杆432的杆体上构造有第一导向面4321，此时，所述变形测量部件分别通过所述第一导向面4321、第二导向面42521实现对试样100在拉伸试验或者压缩试验中的蠕变量。
前文中的可拆卸地连接，例如可以是螺纹连接、销钉(销柱)连接中的一种。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种拉压双向高温蠕变持久试验机，其特征在于，包括机架，所述机架上具有相对间隔设置的第一横梁（11）、第二横梁（12），所述第一横梁（11）上固定连接有第一球铰（2）以及与所述第一球铰（2）连接的试样固定杆组件，所述试样固定杆组件包括第一连杆（31），所述第一连杆（31）的一端与所述第一球铰（2）连接，所述第一连杆（31）具有与所述第一横梁（11）固定连接的第一状态以及与所述第一横梁（11）脱离连接的第二状态；所述第一横梁（11）上具有第一通孔（111），所述第一连杆（31）穿行于所述第一通孔（111）内，所述第一连杆（31）上螺纹连接有锁定套（32）；所述锁定套（32）包括螺纹连接体（321）以及处于所述螺纹连接体（321）的轴向一端的凸环（322），当所述锁定套（32）朝向所述第一球铰（2）的所在一侧旋转时，所述凸环（322）能够嵌装于所述第一通孔（111）的内孔壁与所述第一连杆（31）之间形成环形间隙中。
2.根据权利要求1所述的拉压双向高温蠕变持久试验机，其特征在于，所述试样固定杆组件还包括试样夹持组件、第一试样压缩杆（33），所述试样夹持组件与所述第一试样压缩杆（33）可替换地连接于所述第一连杆（31）远离所述第一球铰（2）的一端。
3.根据权利要求2所述的拉压双向高温蠕变持久试验机，其特征在于，所述试样夹持组件包括第二连杆（34）、第一夹具（35），所述第二连杆（34）的第一端与所述第一连杆（31）可拆卸连接，所述第二连杆（34）的第二端与所述第一夹具（35）可拆卸连接。
4.根据权利要求2所述的拉压双向高温蠕变持久试验机，其特征在于，所述第二横梁（12）上固定连接有试样施力组件，所述试样施力组件包括加载装置（41）以及可替换地连接于所述加载装置（41）的力输出部的拉伸杆组件、压缩杆组件。
5.根据权利要求4所述的拉压双向高温蠕变持久试验机，其特征在于，所述压缩杆组件包括第二试样压缩杆，所述第二试样压缩杆的第一端与所述加载装置（41）的力输出部可拆卸连接，所述第二试样压缩杆的第二端套装有试样定位套筒（421），所述第二试样压缩杆的第二端构造有径向凸缘（422）以能够限制所述试样定位套筒（421）的轴向位移。
6.根据权利要求5所述的拉压双向高温蠕变持久试验机，其特征在于，所述试样定位套筒（421）的筒壁上构造有第二通孔（4211）；和/或，所述试样定位套筒（421）中还设有试样压块（423），当所述试样定位套筒（421）中装设试样（100）时，所述试样压块（423）与所述第一试样压缩杆（33）的自由端面分别处于所述试样（100）的相对两侧。
7.根据权利要求6所述的拉压双向高温蠕变持久试验机，其特征在于，所述试样定位套筒（421）内还设有试样定位片（424），所述试样定位片（424）上构造有定位孔，所述试样（100）的一端能够插装于所述定位孔中。
8.根据权利要求5所述的拉压双向高温蠕变持久试验机，其特征在于，所述第二试样压缩杆包括第一杆段（4251）、第二杆段（4252），所述第一杆段（4251）的一端与所述试样定位套筒（421），所述第一杆段（4251）的另一端与所述第二杆段（4252）的一端之间螺纹连接，所述第二杆段（4252）的另一端与所述加载装置（41）的力输出部之间可拆卸地连接。
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